宇宙飞船的速度有多快?一秒钟飞行191公里?

美国NASA的帕克太阳探测器取得了第一个科学成果,该探测器比历史上任何其它人造物体都飞行得更快,且更靠近太阳。

有史以来最快的飞船:一秒钟飞行191公里

触摸太阳

科学家对解决两个长期存在的难题特别感兴趣:从太阳不断流出来的粒子流(称为太阳风)如何加速到其巨大的速度;以及为什么太阳的外部大气或电晕比其表面热得多。电晕温度最高可达到110万℃。相比之下,太阳表面的温度为6000℃。

帕克通过大胆地钻入电晕来解答这些问题。每五个月左右一次,探测器就会在太阳炽热的大气层中飞行,从而对太阳进行前所未有的近距离观察。

有史以来最快的飞船:一秒钟飞行191公里

帕克最近的时候距太阳表面2400万公里。在执行此任务之前,离太阳最近的探测距离是4273万公里,这是1976年由Helios 2号飞船完成的一项壮举。

Helios 2还创下了相对于太阳最快的速度记录,速度为68.6km/s。美国宇航局的朱诺·木星轨道器打破了这一记录,该轨道器在2016年7月达到了73.6km/s。但是帕克现在是速度之王:2018年6月6日,太阳强大的引力将帕克加速至95.3km/s的最高速度。

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电晕的环境当然是恶劣的,因此帕克配备了一些重型装甲:11.4厘米厚的碳复合材料护罩,可以保护飞船及其四台科学仪器免受高温和辐射的影响。

追踪“慢速”太阳风的来源

“慢速”太阳风的组成部分永远不会超过500km/s。“慢”是此处的相对术语;“快速的”太阳风以大约两倍的速度向外运动。

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科学家已经知道,快速的太阳风起源于日冕附近的大冠冕“孔”,这些地方的外部大气比正常地方凉爽稀薄得多。来自菲尔兹(Fields)的数据表明,慢风也来自日冕孔,但来自太阳赤道附近的风较小。

磁场还观察到流经航天器的太阳磁场出现了令人惊讶的逆转:该磁场有时会反转其方向180度,然后在几秒钟或几分钟内再次反转。

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这种逆转是“沿着来自太阳的磁力线在S形弯道中移动”,并且这种反转正在加速太阳风的速度。

仪器的数据表明,它所吸收的高能太阳能粒子比到达帕克的时间要长,这可能是因为它们沿着令人惊讶的S形场线传播。

一项新研究的主要作者普林斯顿大学的戴维·麦科马斯(David McComas)在一份声明中说: “这真是太神奇了,即使在最低太阳条件下,太阳也会产生比我们想象的还要细小的高能粒子事件。(太阳活动以11年为周期波动,而我们的太阳目前处于相对不活跃的阶段。)

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这些测量将帮助我们揭开太阳高能粒子的来源,加速和传输的秘密,并最终在将来我们知道更好地保护卫星和宇航员。

最好的还在后头

目前,太阳风的答案还只是其中的一部分,目前尚不清楚电晕如何被如此剧烈地加热。该航天器的设计宗旨是在2025年之前继续研究太阳,由于在金星附近飞越,其近日点的通道将越来越近。

例如,帕克的最终科学轨道将把它带到距太阳表面仅616万公里的范围内,其最高速度约为191.6km/s。

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而且,由于帕克绕太阳行进的路径将缩小,因此这些未来的接近方法将变得更加频繁。探测器的轨道周期目前约为150天,但到任务结束时将为88天。这项任务的期限将使帕克能够在其11年活动周期的各个阶段研究太阳。

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